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Universidade Católica de Goiás - Departamento de Engenharia Estruturas de Concreto Armado I - Notas de Aula Alberto Vilela Chaer, M.Sc., Professor Adjunto-I, chaer@ucg.br Maria das Graças Duarte Oliveira, Acadêmica de Engenharia Civil, duarts@cultura.com.br (organizadores) 2.1 conteúdo 2 lajes 2.1 Classificação das lajes Como o cálculo das lajes tem por base a Teoria das Grelhas, para melhor entender sua classificação, vamos analisar primeiro como se realiza a transferência de cargas para os apoios, em uma grelha. A figura 2.1 apresenta duas grelhas, simplesmente apoiadas, sendo uma de vãos ℓ1=ℓ2 e a outra com ℓ3=2ℓ2, ambas submetidas a uma carga concentrada “P” aplicada no cruzamento das vigas (“nó”, cruzamento da “longarina” com a “transversina”). Na grelha da esquerda todas as reações são iguais a 1/4 da carga “P” enquanto na grelha da direita o cálculo nos fornece 1/18 P para as reações do lado maior e 8/18 P para as reações do lado menor. Enquanto em uma a transferência da carga para os apoios se dá na razão de 50% em cada direção, na outra aproximadamente 11% se transfere na direção do vão maior e 89% na direção do vão menor. À medida que a relação entre os vãos aumenta (ℓ3>>ℓ1) maior será a transferência de carga para os apoios do vão menor, ou seja, para uma relação de vãos entre 1 e 2 tem-se uma transferência bidirecional de cargas e para relação de vãos maior do que 2 tende-se para uma transferência unidirecional das cargas. A transferência bidirecional de cargas é típica dos elementos bidimensionais (as lajes e placas em geral) enquanto a transferência unidirecional das cargas é típica dos elementos unidimensionais (as vigas). Portanto, podemos convencionar que: > 2 Laje armada em uma direção lx ly Razão (2.1) ≤ 2 Laje armada em duas direções Figura 2.1 – Grelhas submetidas a ação de uma carga concentrada Universidade Católica de Goiás - Departamento de Engenharia Estruturas de Concreto Armado I - Notas de Aula Alberto Vilela Chaer, M.Sc., Professor Adjunto-I, chaer@ucg.br Maria das Graças Duarte Oliveira, Acadêmica de Engenharia Civil, duarts@cultura.com.br (organizadores) 2.2 Sendo: lx comprimento do eixo na direção do menor vão; ly comprimento do eixo na direção do maior vão. 2.2 Dimensões limites para lajes (NBR6118/2003 – Item 13.2.4) Nas lajes maciças devem ser respeitados os seguintes limites mínimos para a espessura : a) 5 cm para lajes de cobertura não em balanço; b) 7 cm para lajes de piso ou de cobertura em balanço; c) 10 cm para lajes que suportem veículos de peso total menor ou igual a 30 kN; d) 12 cm para lajes que suportem veículos de peso total maior que 30 kN; e) 15 cm para lajes com protensão apoiadas em vigas, ℓ/42 para lajes de piso biapoiadas e ℓ/50 para lajes de piso contínuas; f) 16 cm para lajes lisas e 14 cm para lajes-cogumelo. 2.3 Carregamento nas lajes O primeiro fator a ser considerado quando da execução do projeto estrutural de uma obra são os carregamentos nela atuantes. Carregamento: qualquer influência que causa forças ou deformações em uma estrutura. Figura 2.2 – Eixos de lajes retangulares Universidade Católica de Goiás - Departamento de Engenharia Estruturas de Concreto Armado I - Notas de Aula Alberto Vilela Chaer, M.Sc., Professor Adjunto-I, chaer@ucg.br Maria das Graças Duarte Oliveira, Acadêmica de Engenharia Civil, duarts@cultura.com.br (organizadores) 2.3 2.3.1 Carga útil ou sobrecarga Constituída pelo peso dos móveis, pessoas e objetos que carregam sobre a laje e especificada pelos regulamentos oficiais de carga. 2.3.2 Peso próprio da laje É determinado partindo de uma altura estimada aproximadamente para a laje. Esta altura, deve ser multiplicada pelo peso específico do concreto armado (25 KN/m3), para se ter o peso próprio por metro quadrado da laje. 2.3.3 Peso do revestimento Inclui o peso do piso a ser utilizado na parte superior da laje, do contrapiso e revestimento inferior. 2.3.4 Peso das paredes Havendo paredes sobre a laje, devemos calcular o peso por metro corrente dessas paredes, o que se obtém multiplicando o pé direito pela espessura e pelo peso específico do material. Para alvenaria de tijolos maciços, o peso específico é de 18KN/m3 e para tijolos furados 13 KN/m3. Nas lajes armadas em duas direções, a carga das paredes é computada dividindo-se o peso total das paredes pela área da laje, obtendo-se uma nova parcela para a carga por metro quadrado. Por medida de segurança é conveniente não deduzir, no cálculo da área da parede, a parte vazia ocupada por esquadrias. Para as lajes armadas numa só direção, devemos distinguir dois casos: paredes paralelas à direção da armação e paredes normais a esta direção. No primeiro caso, considera-se a parede como distribuída em uma faixa de largura igual a ½ do vão menor (direção da armação). No segundo caso, a parede deve ser considerada como concentrada. 2.3.5 Peso de enchimento Nas lajes rebaixadas destinadas a prever espaço para execução de canalizações, quando for projetada uma camada de enchimento, deve-se calcular a carga por metro quadrado devida ao enchimento, multiplicando a espessura pelo peso específico do mesmo. 2.4 Vãos efetivos das lajes (NBR6118/2003 - Item 14.7.2.2) Quando os apoios puderem ser considerados suficientemente rígidos quanto à translação vertical, o vão efetivo deve ser calculado pela seguinte expressão: 210ef aa (2.2) Os valores de a1 e a2, podem ser determinados pelos valores apropriados de ai na figura 2.3: Universidade Católica de Goiás - Departamento de Engenharia Estruturas de Concreto Armado I - Notas de Aula Alberto Vilela Chaer, M.Sc., Professor Adjunto-I, chaer@ucg.br Maria das Graças Duarte Oliveira, Acadêmica de Engenharia Civil, duarts@cultura.com.br (organizadores) 2.4 2.5 Determinação das Condições de Apoio das Lajes Admitem-se três tipos de apoio para as lajes: • Bordo livre: quando não há suporte (Ex.: laje em balanço); • Bordo apoiado: quando não há restrição dos deslocamentos verticais, sem impedir a rotação das lajes no apoio (Ex.: laje isolada apoiada por vigas); • Bordo engastado: quando há impedimento do deslocamento vertical e rotação da laje neste apoio (Ex.: lajes apoiadas por vigas de grande rigidez). Apoio de vão extremo ai ≤ ½ t ai ≤ 0,3 h Apoio de vão intermediário ai ≤ ½ t 0 h= espessura da laje viga t t t viga viga viga Figura 2.3 – Vão efetivo Figura 2.4 – Corte de uma laje em balanço (bordo livre) Figura 2.6 – Corte de uma laje apoiada em duas vigas de grande rigidez (bordos engastados) Figura 2.5 – Corte de uma laje apoiada em duas vigas (bordos apoiados) (bordo livre) Universidade Católica de Goiás - Departamento de Engenharia Estruturas de Concreto Armado I - Notas de Aula Alberto Vilela Chaer, M.Sc., Professor Adjunto-I, chaer@ucg.br Maria das Graças Duarte Oliveira, Acadêmica de Engenharia Civil, duarts@cultura.com.br (organizadores) 2.5 2.5.1 Lajes Isoladas Para lajes isoladas, admite-seque se utilize: • Bordo engastado, quando tivermos vigas de apoio com grande rigidez; • Bordo apoiado, quando tivermos vigas de apoio com rigidez normal; • Bordo livre, quando não existirem vigas de apoio. 2.6 Painel de Lajes Para os painéis de lajes de edifícios, quando houver lajes contíguas no mesmo nível, o bordo poderá ser considerado perfeitamente engastado para o cálculo da laje, como mostra a figura 2.6: Casos Particulares Bordo engastado Bordo apoiado Bordo livre Figura 2.8 – Lajes em níveis diferentes Figura 2.7 - Lajes contíguas Universidade Católica de Goiás - Departamento de Engenharia Estruturas de Concreto Armado I - Notas de Aula Alberto Vilela Chaer, M.Sc., Professor Adjunto-I, chaer@ucg.br Maria das Graças Duarte Oliveira, Acadêmica de Engenharia Civil, duarts@cultura.com.br (organizadores) 2.6 Figura 2.9 – lajes com inércias muito diferentes h1>> h2 h1 h2 Figura 2.10 – Lajes com vãos muito diferentes ℓ1 ℓ2 ℓ1>>ℓ2 Figura 2.11 – Condição de apoio parcial de lajes ℓmenor ≥ 3 2 ℓmaior ℓmenor